某污水处理厂T形沉井的基础及下沉稳定性施工设计

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1、T形沉井的基础及下沉稳定性施工设计作者：佚名1、工程概况及特点　　某污水处理厂粗格栅及进水泵房采用现浇钢筋混凝土结构、沉井法施工。　　进水泵房、粗格栅平面均为矩形，两者组合形成平面“T”形。进水泵房钢筋砼结构外部平面尺寸为13.9×7.4m，内有六道梁；粗格栅钢筋砼结构外部平面尺寸为13.25×8.8m，内有两道隔墙，隔墙厚0.4m。沉井在刃脚位置被梁和隔墙分成六格。沉井刃脚处宽1.2m，刃脚底宽0.4m，高1.6m；井壁厚0.7m；沉井高12.63m。根据设计及以往施工经验，沉井施工拟分两次浇筑、两次下沉；沉井采用不排水法下沉。沉井平面、剖面分别如图

2、1、图2所示。　　该沉井基础施工具有以下特点：　　（1）混凝土一次性浇筑高度高（每节高约6.5m），即重心高，稳定性差；　　（2）仅靠第一节下沉后形成的支撑力不能满足第二节制作时的稳定要求；　　（3）形状特殊，为“T”形，重心与形心不重合，增加了沉井基础施工难度。　　　　2、地质情况　　拟建场区原为水田，淤积着大量的淤泥，已提前予以挖除。该工程的地质勘察报告显示，沉井设计刃脚底标高-3.35m位于5-1含圆砾细砂层。该处自上而下土层分布及各参数见表1所示。　　表1：土层物理力学性能指标表土层名称层底标高（m）天然容重kN/m3直快剪值地基承载力[σ]（

3、kPa）刃脚所处土层凝聚力C（kPa）内摩檫角φ（度）1耕植土6.572-1粉质粘土5.6218.82812.51003粘质粉土混砂2.5218.71024.3754-2砂质粉土1.1218.9928.2120第一次沉刃脚底4-2夹淤泥质粉质粘土-0.13704-2砂质粉土-2.2818.9928.21205-1含圆砾细砂-5.2319.11127.7135设计刃脚底　　3、沉井基础设计及施工　　3.1沉井第一节自重　　经计算，沉井第一节自重G1=8759kN；　　即沿刃脚每延米沉井重q1=8759kN/70.7m=124kN/m；　　考虑施工荷载，取

4、沿刃脚每延米沉井重Q1=1.15q1=124×1.15=143kN/m。　　3.2沉井基槽开挖　　为了减少沉井立模支架的高度、下沉深度和便于施工，淤泥挖除后再开挖深约0.7米的基槽（基础座落于2-1层），以方便垫层基础施工，开挖边坡1：1，四周设排水沟，通过水泵排水，保证施工需要。　　3.3砂垫层厚度计算及铺设　　根据砂垫层允许承载力的计算公式：　　[P]=[σ]×（1+2Htgφ）-γH　　其中：[σ]——地基承载力，现基础位于2-1层，取[σ]=100kPa；　　φ——砂垫层扩散角，取φ=40°；　　γ——粗砂容重，取γ=16.5kN/m3；　　H

5、——粗砂垫层厚度；　　[P]——砂垫层允许承载力，取设计值[P]=160kPa。　　经计算，H=0.4m。　　考虑砂垫层采用小型平板式振动机械压实，其压实系数取0.96，故取砂垫层设计厚度H=0.5m。基坑排水后，在井壁外2m范围内整个基槽铺设中粗砂垫层，　　3.4承垫木间距计算　　承垫木采用标准枕木，标准枕木截面尺寸25cm×16cm，长度2.5m。　　每延米所需枕木数：　　n=Q1/（F×[P]）　　其中：Q1——每延米沉井重143kN/m；　　F——枕木接触面积，标准枕木F=2.5×0.22=0.55m2；　　[P]——砂垫层允许承载力，取设计值

6、[P]=160kPa。　　计算得n=1.63，所以承垫木间距1/1.63=0.61m，取设计承垫木间距0.5m。　　在砂垫层上的沉井墙壁转角处分别设八组定位支架，定位支架为每五根枕木密排；再沿刃脚轴线的垂直方向，铺设枕木，枕木中心间距50cm。枕木铺设要求平整，其高差不宜大于10mm，以利受力均匀。　　枕木间的间隙用中粗砂找平、平板振捣器振平、密实，中粗砂铺设宽度、位置同枕木长度。然后沿刃脚底面位置再浇筑5cm厚C10素混凝土（其下先设置一层宽50cm的塑料薄膜，以与枕木隔离），素混凝土基础的水平投影面控制在刃脚两侧模板范围内，宽度同刃脚底面宽，为40

7、cm，作为沉井浇筑前的基础，具体见图3所示。　　 　　图3：刃脚基础设计断面示意图　　4、第二节沉井混凝土浇筑时的稳定性验算及技术处理　　第一节沉井下沉到标高（露出地面50cm）时，浇筑第二节沉井的稳定性计算如下：　　4.1第二节沉井自重及总重　　第二节沉井自重G2’=8216kN，考虑施工荷载取G2=1.15G2’=9448kN。即第一节和第二节沉井总重ΣG=8759+9448=18207kN。　　4.2由于采用不排水法下沉，此时井内（地下）水位在第一节沉井下50cm（即5.5m标高）位置，浮力F=rWV=10×337.4=3374KN　　其中水的重

8、度rW=10KN/m3，水位5.5m标高下钢筋砼沉井体积V=337.4m3　　4.3外露50c